CN102720592A - 一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成 - Google Patents

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Abstract

一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，用于提高发动机的充气效率，它包括一组数量与发动机缸数匹配的气门开启持续期控制单元、凸轮轴和可变配气相位控制机构，所述气门开启持续期控制单元与凸轮轴配装，所述凸轮轴为花键轴，所述可变配气相位控制机构装配在凸轮轴的输入端。本发明具有性能稳定、适用范围广的特点，能够根据发动机工况对气门开启持续期及开闭时刻进行调节，使发动机各工况下的充气效率最佳，有益于发动机的动力性、经济性与排放指标的改善。

Description

一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成
技术领域
本发明涉及一种发动机凸轮轴总成，尤其是一种可对汽车发动机配气相位及气门开启持续期调节的凸轮轴总成，属于发动机技术领域。
背景技术
随着全球石油能源形势的日益严峻，最大程度上提升汽车发动机热效率，提高燃油经济性，以减缓能源的过度消耗，成为当前的紧迫任务。
提高发动机的充气效率是改善车辆动力性和经济性的有效途径，目前VVT技术(可变气门正时系统)已经广泛应用于发动机，现有技术只是根据发动机不同工况调节配气相位，也就是调节进、排气门的开闭时刻，使进入燃烧室的空气量增加，能有效提升发动机的动力并使燃油燃烧更充分；但现有的发动机VVT技术不能改变气门开启的持续期，发动机高速大负荷时，需要更多的进气量，这时需要气门开启的持续时间更长，现有的VVT技术不能满足要求，在复杂多变的发动机工况下，难以充分发动机动力性和经济性。
发明内容
本发明的目的在于为改善车辆的动力性和燃油经济性，提供一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，它与发动机VVT技术配合，既能根据发动机的工况调节进、排气门相位，还可以改变进、排气门的开启持续期，提高发动机热效率，降低发动机的排放。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，它包括一组数量与发动机缸数匹配的气门开启持续期控制单元、凸轮轴和可变配气相位控制机构，所述气门开启持续期控制单元与凸轮轴配装，所述凸轮轴为花键轴，所述可变配气相位控制机构装配在凸轮轴的输入端。
上述发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，所述气门开启持续期控制单元包括套筒凸轮A、套筒凸轮B、角度控制套筒、执行器和控制器，所述套筒凸轮A为一端设有凸轮的套筒结构，在其另一端的外侧壁上设有花键键齿，其内侧壁上设有花键键齿槽Ⅰ，在套筒凸轮A内侧壁的凸轮端设有定位槽，另一端设有锁止槽，套筒凸轮A套装在凸轮轴外面。
上述发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，所述套筒凸轮B为一端设有凸轮的套筒结构，在其凸轮端的内侧壁上设有回位弹簧安装槽，在其另一端的外侧壁上设有旋转导向槽，所述旋转导向槽与角度控制套筒匹配，套筒凸轮B套装在套筒凸轮A外面，套筒凸轮B可相对于套筒凸轮A单向旋转一定角度，并通过回位弹簧配合气门的反力回位。
上述发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，所述角度控制套筒为一端设有圆盘、另一端设有旋转导轨的套筒结构，所述圆盘的外端面为与执行器匹配的齿型面结构，所述旋转导轨与套筒凸轮B上的旋转导向槽配装，角度控制套筒的内侧壁上设有花键键齿槽Ⅱ，角度控制套筒套装在套筒凸轮A外面。
上述发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，所述执行器末端安装齿轮，所述齿轮与角度控制套筒圆盘外端齿形面匹配，执行器与控制器连接，所述控制器与发动机ECU连接。
上述发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，所述凸轮轴上设有一组数量与发动机缸数匹配的定位孔和锁止孔，所述定位孔通过定位销对套筒凸轮A的凸轮端定位，所述锁止孔与弹簧钢珠锁止机构配合来限定套筒凸轮A的轴向运动。
本发明适用于汽、柴油机的配气系统，它通过改变配气凸轮的包角实现气门开启持续期在一定范围内连续可变，并配合可变配气相位控制机构，使由凸轮轴驱动的气门开闭时刻和开启持续期均在一定范围内连续可变；本发明的凸轮轴为花键轴结构，装配在凸轮轴上的、与发动机缸数匹配的气门开启持续期控制单元通过定位销及弹簧钢珠锁止机构定位，保证了气门开启持续期控制单元工作的可靠性；本发明结构中的气门开启持续期控制单元，在凸轮轴上套装两个紧贴的薄凸轮，通过控制器和执行器的配合实现两个凸轮的重合与交错，从而实现凸轮包角的变化，达到连续改变气门开启持续期的目的。总之，本发明具有性能稳定、适用范围广的特点，能够根据发动机工况对气门开启持续期及开闭时刻进行调节，使发动机各工况下的充气效率最佳，有益于发动机的动力性、经济性与排放指标的改善。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明总体布置示意图；
图2是本发明气门开启持续期控制单元剖面结构示意图；
图3是凸轮包角变化示意图；
图4是套筒凸轮A的剖面结构图；
图5是图4中C-C剖面结构图；
图6是图4中D-D剖面结构图；
图7是图4中A处结构放大图；
图8是图4中B处结构放大图；
图9是套筒凸轮B的剖面结构图；
图10是图9的K向视图；
图11是角度控制套筒的剖面结构图；
图12是图11的M向视图。
图中各标号为：1、凸轮轴，1-1、定位销，1-2、弹簧钢珠锁止机构，2、回位弹簧，3、套筒凸轮A，3-1、花键键齿，3-2、花键键齿槽Ⅰ，3-3、定位槽，3-4、锁止槽，4、套筒凸轮B，4-1、旋转导向槽，4-2、回位弹簧安装槽，5、角度控制套筒，5-1、花键键齿槽Ⅱ，5-2、齿形面，5-3、旋转导轨，6、执行器，6-1、齿轮，7、控制器，8、可变配气相位控制机构。
具体实施方式
参看图 1、图 2，本发明包括一组数量与发动机缸数匹配的气门开启持续期控制单元、凸轮轴1和可变配气相位控制机构8，所述气门开启持续期控制单元与凸轮轴1配装，所述凸轮轴1为花键轴，所述可变配气相位控制机构8装配在凸轮轴1的输入端。
参看图3～图12，本发明的气门开启持续期控制单元包括套筒凸轮A 3、套筒凸轮B 4、角度控制套筒5、执行器6和控制器7，所述套筒凸轮A 3为一端设有凸轮的套筒结构，在其另一端的外侧壁上设有花键键齿3-1，其内侧壁上设有花键键齿槽Ⅰ3-2，在套筒凸轮A内侧壁的凸轮端设有定位槽3-3，另一端设有锁止槽3-4，套筒凸轮A套装在凸轮轴1外面；所述套筒凸轮B 4为一端设有凸轮的套筒结构，在其凸轮端的内侧壁上设有回位弹簧安装槽4-2，在其另一端的外侧壁上设有旋转导向槽4-1，所述旋转导向槽4-1与角度控制套筒5匹配，套筒凸轮B 4套装在套筒凸轮A 3外面，套筒凸轮B 4可相对于套筒凸轮A 3单向旋转α角度，并通过回位弹簧2配合气门的反力回位；所述角度控制套筒5为一端设有圆盘、另一端设有旋转导轨5-3的套筒结构，所述圆盘的外端面为与执行器匹配的齿型面5-2结构，所述旋转导轨5-3与套筒凸轮的旋转导向槽4-1配装，角度控制套筒5的内侧壁上设有花键键齿槽Ⅱ5-1，角度控制套筒5套装在套筒凸轮A 3外面；所述执行器6末端安装齿轮6-1，所述齿轮6-1与角度控制套筒圆盘外端齿形面5-2匹配，执行器6与控制器7连接，所述控制器7与发动机ECU连接。
参看图1，本发明的凸轮轴1上设有一组数量与发动机缸数匹配的定位孔和锁止孔，所述定位孔通过定位销1-1对套筒凸轮A 3的凸轮端定位，所述锁止孔与弹簧钢珠锁止机构1-2配合来限定套筒凸轮A 3的轴向运动。
参看图1～图12，本发明的工作原理是：一种发动机可变配气相位及气门开启持续期的凸轮轴总成，它通过执行器6与控制器7的配合，来完成分别位于套筒凸轮A 3、套筒凸轮B 4端部的两个凸轮的重合与交错，从而实现凸轮包角的变化，达到连续改变气门开启持续期的目的。本发明结构中，套筒凸轮B 4与套筒凸轮A 3可相对转动α角度，以改变套筒凸轮B 4与套筒凸轮A 3端部两个凸轮的包角；角度控制套筒5与套筒凸轮A 3利用花键连接，角度控制套筒5可以相对于套筒凸轮A 3轴向滑动，而角度控制套筒5与套筒凸轮B 4通过旋转导轨和旋转导向槽连接，角度控制套筒5向右的位移可以转化为套筒凸轮B 4相对于套筒凸轮A 3的转动；当需要套筒凸轮B 4与套筒凸轮A 3错开角度减小时，套筒凸轮B 4回位的动力主要来自于气门的反向力，回位弹簧2辅助回位，这样可以减小回位弹簧2的负荷，减小其设计尺寸；执行器6的齿轮6-1与角度控制套筒5的齿形面5-2啮合，驱动角度控制套筒5同步转动；控制器7为电磁装置或液压装置，它可根据ECU指令信号使执行器产生向右的位移；安装在凸轮轴1上气门开启持续期控制单元数量根据发动机缸数确定；在凸轮轴1的一端安装可变配气相位控制机构，使整个凸轮轴系统驱动气门的开闭时刻和开启的持续期均在一定范围内连续可变。

Claims (6)

1.一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，其特征是，它包括一组数量与发动机缸数匹配的气门开启持续期控制单元、凸轮轴（1）和可变配气相位控制机构（8），所述气门开启持续期控制单元与凸轮轴（1）配装，所述凸轮轴（1）为花键轴，所述可变配气相位控制机构（8）装配在凸轮轴（1）的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，其特征是，所述气门开启持续期控制单元包括套筒凸轮A（3）、套筒凸轮B（4）、角度控制套筒（5）、执行器（6）和控制器（7），所述套筒凸轮A（3）为一端设有凸轮的套筒结构，在其另一端的外侧壁上设有花键键齿（3-1），其内侧壁上设有花键键齿槽Ⅰ（3-2），在套筒凸轮A内侧壁的凸轮端设有定位槽（3-3），另一端设有锁止槽（3-4），套筒凸轮A套装在凸轮轴（1）外面。
3.根据权利要求2所述的一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，其特征是，所述套筒凸轮B（4）为一端设有凸轮的套筒结构，在其凸轮端的内侧壁上设有回位弹簧安装槽（4-2），在其另一端的外侧壁上设有旋转导向槽（4-1），所述旋转导向槽（4-1）与角度控制套筒（5）匹配，套筒凸轮B（4）套装在套筒凸轮A（3）外面，套筒凸轮B（4）可相对于套筒凸轮A（3）单向旋转一定角度，并通过回位弹簧（2）配合气门的反力回位。
4.根据权利要求3所述的一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，其特征是，所述角度控制套筒（5）为一端设有圆盘、另一端设有旋转导轨（5-3）的套筒结构，所述圆盘的外端面为与执行器匹配的齿型面（5-2）结构，所述旋转导轨（5-3）与套筒凸轮的旋转导向槽(4-1)配装，角度控制套筒(5)的内侧壁上设有花键键齿槽Ⅱ(5-1)，角度控制套筒(5)套装在套筒凸轮A(3)外面。
5.根据权利要求4所述的一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，其特征是，所述执行器(6)末端安装齿轮(6-1)，所述齿轮(6-1)与角度控制套筒圆盘外端齿形面(5-2)匹配，执行器(6)与控制器(7)连接，所述控制器(7)与发动机ECU连接。
6.根据权利要求5所述的一种发动机可变气门开启持续期的凸轮轴总成，其特征是，所述凸轮轴(1)上设有一组数量与发动机缸数匹配的定位孔和锁止孔，所述定位孔通过定位销(1-1)对套筒凸轮A(3)的凸轮端定位，所述锁止孔与弹簧钢珠锁止机构(1-2)配合来限定套筒凸轮A (3)的轴向运动。
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